CN106434766A - 一种利用大豆油泥发酵制沼气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用大豆油泥发酵制沼气的方法，属于生物资源利用技术领域。包括如下步骤：第1步，将大豆油泥与水混合，再加入菌液进行预发酵；第2步，将第1步得到的发酵产物采用超声处理；第3步，对第2步得到的产物采用粪水行主发酵处理，得到沼气。本发明的发酵制沼气的工艺中，首先针对油泥中油性物质较多的问题，先采用黄杆菌菌液进行预发酵，克服了油泥抑制粪水发酵的问题；再采用超声处理，使油泥结构松散化，使粪水发酵效率提高，该集成工艺可以使发酵得到的沼气生产量大、甲烷含量高。

Description

一种利用大豆油泥发酵制沼气的方法
技术领域
本发明涉及一种利用大豆油泥发酵制沼气的方法，属于生物资源利用技术领域。
背景技术
沼气是各种有机物质在一定的温度、水分、酸碱度和隔绝空气的条件下，经过嫌气性细菌的发酵作用产生的一种可燃气体。沼气是一种清洁的可以燃烧的气体，它与城市使用的天燃气性能差不多，只是发热量（热值）比天燃气低一些。沼气是一种混合气体，其主要成分是甲烷（占60%左右）和二氧化碳（占40%左右），此外还有少量氢气、硫化氢、一氧化碳、氮气和氨等。农村家用沼气池生产的沼气主要来用做生活燃料、点灯和做饭。农村利用沼气兼有开发新能源、净化环境和生产有机肥的作用。沼气还广泛应用于农业生产中，如温室保温、烘烤农产品、沼气防蛀、储备粮食、水果保鲜等。另外，沼气也可以发电做农机动力，大、中型沼气工程生产的沼气可用来发电、烧锅炉、加工食品、采暖或供给城市居民使用。
原料是沼气微生物赖以生存和产生沼气的物质基础，既可产生沼气，又应适宜沼气发酵细菌生长。按物理形态分为液态原料和固态原料，按营养成分为富氮原料、富碳原料和其它原料。富氮原料通常指动物粪便。这类原料经过动物肠胃系统的充分消化，颗粒细小，含有大量低分子化合物和较高的含水量。做沼气原料，容易分解，产气很快，发酵期较短。富 氮 原 料是我国农村沼气发酵原料的主要来源之一。富碳原料通常指秸秆等农作物的残余物。这类原料富含纤维素、半纤维素、果胶以及难降解的木质素和植物蜡质。干物质含量高，质地疏松，比重小，厌氧分解慢，产气周期长。.但单位原料总产气量较高，发酵前一般需预处理。
CN104046654A公开了一种利用植物秸秆和活性污泥生产沼气的方法，将植物秸秆粉碎成2～6mm的碎料并干燥；将处理后的秸秆，依次加入(NH4)2SO4、CaCO3、K2HPO4、葡萄糖固体搅拌均匀，用质量分数为0.01％～0.03％的碱液调节溶液的pH＝6～8，得发酵物；向发酵物中加入活性污泥，活性污泥的加入量为发酵物质量的30～50％，发酵的温度35～55℃，利用排水法收集气体。CN103693737A公开了一种餐厨垃圾废水制备沼气的方法，包括以下步骤：a）将所述餐厨垃圾废水与添加剂混合，得到混合溶液，所述添加剂为钠离子、钾离子、钙离子、镁离子、锌离子和锰离子中的一种或几种；b）将所述步骤a）得到的混合溶液进行厌氧发酵，得到沼气。
大豆油泥是大豆油生产中的余下废料，其生成量大，但是由于其中油性物质含量高，不易处理，容易造成环境污染。
发明内容
本发明的目的是：针对大豆生产过程中剩余的下脚料大豆油泥的产生量大、不易回收其价值的问题，采用了发酵法对其进行再利用，该方法克服了大豆油泥中油性物质含量多、抑制微生物发酵的问题，采用了预发酵、超声处理、主发酵集成工艺，使发酵得到的沼气生产量大、甲烷含量高。
技术方案是：
一种利用大豆油泥发酵制沼气的方法，包括如下步骤：
第1步，将大豆油泥与水混合，再加入菌液进行预发酵；
第2步，将第1步得到的发酵产物采用超声处理；
第3步，对第2步得到的产物采用粪水行主发酵处理，得到沼气。
所述的第1步中，大豆油泥与水的重量比是2：0.5～1，发酵时间是20～40h，发酵温度是15～30℃；菌液是黄杆菌菌液。
所述的第2步中，超声频率是30～45kHz，超声功率是500～700W/m2。
所述的第3步中，所述的粪水是指牛粪、羊粪、马粪、鸡粪、人粪、猪粪中的一种或几种混合物；第2步中产物与粪水的重量比是10：0.5～1。
所述的第3步中，发酵工艺是密闭发酵，发酵温度是30～40℃，发酵时间至少3天。
有益效果
本发明的发酵制沼气的工艺中，首先针对油泥中油性物质较多的问题，先采用黄杆菌菌液进行预发酵，克服了油泥抑制粪水发酵的问题；再采用超声处理，使油泥结构松散化，使粪水发酵效率提高，该集成工艺可以使发酵得到的沼气生产量大、甲烷含量高。
具体实施方式
本发明中所述的大豆油泥是指大豆榨油过程中，活性白土脱色工艺后，进行压榨时产生了稠胶状副产物。
以下实施例中所采用的黄杆菌菌液的制备过程是：
在无菌条件下，将黄杆菌(Flavorbacterium. sp )ATCC27551接种到培养基中，进行液体发酵生产，其中所述的培养基按重量百分数计为：可溶性淀粉2%，硝酸钾0.1%，磷酸氢二钾0.05%，硫酸镁0.05%，氯化钠0.05%，硫酸亚铁0.001%，pH值调至7.2～7.4；
发酵过程中培养温度为30～37℃，通入无菌空气（溶氧）并搅拌，通风量为8～10L/ L·min、发酵时间为12～24h、搅拌转速为200～300 rpm，发酵液中该菌的菌落形成单位≥2.0×109 cfu/ mL。
实施例1
利用大豆油泥发酵制沼气的方法，包括如下步骤：
第1步，将大豆油泥30Kg与水混合，大豆油泥与水的重量比是2：0.5，再加入黄杆菌菌液进行预发酵，发酵时间是20h，发酵温度是15℃；
第2步，将第1步得到的发酵产物采用超声处理，超声频率是30kHz，超声功率是500W/m2；
第3步，对第2步得到的产物采用猪粪粪水行主发酵处理，第2步中产物与粪水的重量比是10：0.5，发酵工艺是密闭发酵，发酵温度是30℃，发酵时间至少3天，得到沼气。
实施例2
利用大豆油泥发酵制沼气的方法，包括如下步骤：
第1步，将大豆油泥30Kg与水混合，大豆油泥与水的重量比是2： 1，再加入黄杆菌菌液进行预发酵，发酵时间是40h，发酵温度是30℃；
第2步，将第1步得到的发酵产物采用超声处理，超声频率是45kHz，超声功率是700W/m2；
第3步，对第2步得到的产物采用猪粪粪水行主发酵处理，第2步中产物与粪水的重量比是10： 1，发酵工艺是密闭发酵，发酵温度是40℃，发酵时间至少3天，得到沼气。
实施例3
利用大豆油泥发酵制沼气的方法，包括如下步骤：
第1步，将大豆油泥30Kg与水混合，大豆油泥与水的重量比是2：0.8，再加入黄杆菌菌液进行预发酵，发酵时间是30h，发酵温度是20℃；
第2步，将第1步得到的发酵产物采用超声处理，超声频率是40kHz，超声功率是600W/m2；
第3步，对第2步得到的产物采用猪粪粪水行主发酵处理，第2步中产物与粪水的重量比是10：0.7，发酵工艺是密闭发酵，发酵温度是35℃，发酵时间至少3天，得到沼气。
对照例1
与实施例3的区别在于：未采用预发酵处理。
利用大豆油泥发酵制沼气的方法，包括如下步骤：
第1步，将大豆油泥30Kg与水混合，大豆油泥与水的重量比是2：0.8，采用超声处理，超声频率是40kHz，超声功率是600W/m2；
第2步，对第1步得到的产物采用猪粪粪水行主发酵处理，第2步中产物与粪水的重量比是10：0.7，发酵工艺是密闭发酵，发酵温度是35℃，发酵时间至少3天，得到沼气。
对照例2
与实施例3的区别在于：未超声处理。
利用大豆油泥发酵制沼气的方法，包括如下步骤：
第1步，将大豆油泥30Kg与水混合，大豆油泥与水的重量比是2：0.8，再加入黄杆菌菌液进行预发酵，发酵时间是30h，发酵温度是20℃；
第3步，对第1步得到的产物采用猪粪粪水行主发酵处理，第2步中产物与粪水的重量比是10：0.7，发酵工艺是密闭发酵，发酵温度是35℃，发酵时间至少3天，得到沼气。
实施例1 实施例2 实施例3 对照例1 对照例2
发酵10天的沼气产生量 L 445 425 508 21 307
发酵30天的沼气产生量L 1741 1587 1825 357 1101
发酵10天的平均沼气中甲烷浓度% 60.4 58.4 63.5 54.8 58.1
发酵30天的平均沼气中甲烷浓度% 62.1 60.8 65.7 53.8 59.2
从表中可以看出，本发明的集成工艺可以较好地利用大豆油泥发酵制备沼气，气体生成量大并且甲烷含量高。实施例3相对于对照例1来说，通过采用黄杆菌预发酵，能够明显的克服发酵抑制问题，实施例3相对于对照例2来说，采用超声处理可以破坏大豆油泥的结构，使发酵工艺效率提高。

Claims (5)

1.一种利用大豆油泥发酵制沼气的方法，其特征在于，包括如下步骤：第1步，将大豆油泥与水混合，再加入菌液进行预发酵；第2步，将第1步得到的发酵产物采用超声处理；第3步，对第2步得到的产物采用粪水行主发酵处理，得到沼气。
2.根据权利要求1所述的利用大豆油泥发酵制沼气的方法，其特征在于，所述的第1步中，大豆油泥与水的重量比是2：0.5～1，发酵时间是20～40h，发酵温度是15～30℃；菌液是黄杆菌菌液。
3.根据权利要求1所述的利用大豆油泥发酵制沼气的方法，其特征在于，所述的第2步中，超声频率是30～45kHz，超声功率是500～700W/m2。
4.根据权利要求1所述的利用大豆油泥发酵制沼气的方法，其特征在于，所述的第3步中，所述的粪水是指牛粪、羊粪、马粪、鸡粪、人粪、猪粪中的一种或几种混合物；第2步中产物与粪水的重量比是10：0.5～1。
5.根据权利要求1所述的利用大豆油泥发酵制沼气的方法，其特征在于，所述的第3步中，发酵工艺是密闭发酵，发酵温度是30～40℃，发酵时间至少3天。
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